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王敏:不必因為“雙碳”目標而限制能源需求

發(fā)布日期:2021-11-02 10:42    來(lái)源:

題記:2021年10月24日,北大國發(fā)院舉辦中國經(jīng)濟觀(guān)察報告會(huì )第58期,嘉賓們就雙碳目標、能源變革等話(huà)題進(jìn)行研討。本文根據北大國發(fā)院副教授(長(cháng)聘)、助理院長(cháng)、北大環(huán)境與能源經(jīng)濟研究中心副主任王敏的演講整理。

我們主要研究基于中國經(jīng)濟展望和發(fā)展規律下的碳排放和市場(chǎng)化應對政策。今天首先給大家介紹一些關(guān)于全球氣候變化的事實(shí)。

2021年8月,IPCC(聯(lián)合國政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì ))第六次氣候變化評估報告第一工作組報告發(fā)布。有些內容很值得大家關(guān)注。比如,目前全球大氣中的二氧化碳濃度達到200萬(wàn)年內的最高水平,地表溫度也達到12萬(wàn)年內的最高水平。如果各國均采取中度積極的減碳措施從而在2050年實(shí)現全球“碳達峰”,那么本世紀末全球氣溫將上升2.1-3.5攝氏度。2019年全球二氧化碳排放總量為344億噸,位居前六的經(jīng)濟體分別是中國(98億噸)、美國(50億噸)、歐盟(29億噸)、印度(25億噸)、俄羅斯(16億噸)和日本(11億噸)。中國2019年度的碳排放量約為二三四名碳排放量的總和。從累計數據看,1965-2020年中國二氧化碳排放2210億噸,占同期全球累計總排放的17%,僅次于美國同期的2777億噸。上述事實(shí)正是習主席2020年提出“雙碳”目標(2030年實(shí)現“碳達峰”,2060年實(shí)現“碳中和”)的重要背景。

這些數據對我們理解“雙碳”目標和了解全球氣候變化問(wèn)題非常重要。今年是中國雙碳目標的元年,全球經(jīng)濟復蘇再一次帶動(dòng)能源需求大增,但不少地區通過(guò)暫停“兩高”(高耗能、高排放)項目審批和拉閘限電的行政干預方式控制轄區內能源需求和碳排放增長(cháng)。

為實(shí)現雙碳目標,我們首先要對我國未來(lái)的經(jīng)濟增長(cháng)和二氧化碳排放總量趨勢做個(gè)判斷。從全球情況來(lái)看,與碳排放密切相關(guān)的國家,其經(jīng)濟發(fā)展、城市化和產(chǎn)業(yè)結構變化等都有規律可言。

從理論上講,經(jīng)濟總量、產(chǎn)業(yè)結構、技術(shù)水平和能源結構這四個(gè)因素決定了二氧化碳的排放總量。其中前三個(gè)因素是影響能源總需求的主要變量,其關(guān)系分別為:經(jīng)濟總量越高,碳排放總量越高;產(chǎn)業(yè)結構中工業(yè)GDP占比越高,碳排放總量越高;技術(shù)水平?jīng)Q定了單位產(chǎn)出能耗。最后一個(gè)因素,即能源結構決定了滿(mǎn)足能源總量需求時(shí)的高碳(黑色)能源與低碳(綠色)能源的比例。

經(jīng)濟總量增長(cháng)

北大國發(fā)院《中國2049》課題組曾基于增長(cháng)收斂理論,對我國未來(lái)長(cháng)期經(jīng)濟增長(cháng)趨勢做過(guò)預測研究。

2021-2030年,我國潛在實(shí)際GDP年均增長(cháng)率將為5%,GDP總量至2030年將達到170萬(wàn)億,約為2020年的1.67倍。

2021-2060年,我國潛在實(shí)際GDP年均增長(cháng)率將為3.5%,GDP總量至2060年將達到420萬(wàn)億,約為2020年的4.12倍。

過(guò)去10年間,由于環(huán)境整治的協(xié)同效應,我國每新增1萬(wàn)億GDP帶來(lái)的二氧化碳排放總量增長(cháng)從2011年的約0.9億噸左右,下降并穩定在近幾年的0.22億噸左右。這也意味著(zhù),如果給定其它三個(gè)因素不變,只考慮經(jīng)濟總量增長(cháng),那么二氧化碳排放總量將從2020年的99億噸大概增長(cháng)至2030年的114億噸和2060年的169億噸,分別增長(cháng)15億噸和70億噸。

產(chǎn)業(yè)結構變遷

全球產(chǎn)業(yè)結構變遷有其自身發(fā)展規律。

從歷史數據來(lái)看,當人均GDP達到1.5-2萬(wàn)PPP(購買(mǎi)力平價(jià))國際美元時(shí),工業(yè)GDP占比將達到40%左右的峰值。美國在上世紀50年代中期、歐盟國家在上世紀60年代中期均達到這一峰值,但在隨后的50年里,這些發(fā)達國家的工業(yè)GDP占比就從40%左右降到15-20%或者25-30%兩個(gè)區間。如日本、德國等工業(yè)強國的工業(yè)GDP占比降至25-30%,而美國、英國、法國等則降至15-20%。因為碳排放主要源于工業(yè)生產(chǎn),所以分析產(chǎn)業(yè)結構的變遷規律對我們研究碳排放至關(guān)重要。

過(guò)去10年,我國的產(chǎn)業(yè)結構經(jīng)歷了劇烈調整,工業(yè)GDP占比呈斷崖式下降。2011年,我國人均GDP為1萬(wàn)PPP國際美元,當時(shí)的工業(yè)GDP占比為46.5%;到了2020年,我國的人均GDP為1.6萬(wàn)PPP國際美元,工業(yè)GDP占比下降至37.8%,即我國的工業(yè)GDP占比在過(guò)去10年下降了9個(gè)百分點(diǎn)。從其它國家情況來(lái)看,美國和歐盟國家的工業(yè)GDP占比從峰值下降同等9個(gè)百分點(diǎn)幅度大約經(jīng)過(guò)30年,而新晉高收入國家韓國從達到峰值的1991年至今僅下降了5個(gè)百分點(diǎn)。

顯然,在過(guò)去10年間,除了居民需求、要素價(jià)格、生產(chǎn)比較優(yōu)勢等因素變化對產(chǎn)業(yè)結構變化的影響,去產(chǎn)能、環(huán)境管制等政府強制性行政干預也起了較大作用。10年間工業(yè)GDP比重下降9個(gè)百分點(diǎn)這一數據,警示我們中國經(jīng)濟可能出現過(guò)早去工業(yè)化的傾向。因此未來(lái)要謹防繼續通過(guò)強制性行政干預來(lái)實(shí)現“雙碳”目標。

目前我國的人均GDP水平較低,按名義匯率計算僅為1萬(wàn)美元。按照我的同事王勛的測算結果,到2060年我國的人均GDP大概也只能達到美國60%的水平。因此,我們在未來(lái)應對“雙碳”目標時(shí),還是要以較低的成本實(shí)現經(jīng)濟發(fā)展跟低碳目標的有機結合。

2030年,我國的工業(yè)GDP占比大概會(huì )下降5個(gè)百分點(diǎn)至33%左右,與當前韓國的水平差不多。這一下降幅度已經(jīng)接近上限,否則會(huì )導致過(guò)早去工業(yè)化情況發(fā)生。根據過(guò)去幾年的數據,我的大概測算是,工業(yè)GDP占比每下降1個(gè)百分點(diǎn)能帶動(dòng)二氧化碳排放下降約0.5億噸,因此到2030年工業(yè)GDP占比下降能帶動(dòng)的二氧化碳排放下降約為2.5億噸。

再看工業(yè)細分行業(yè)的碳排放情況。2020年,我國碳排放最多的三大行業(yè)是火電、鋼鐵和水泥業(yè),分別占到全國碳排放量的44%、18%和14%。我國的鋼鐵和水泥產(chǎn)量十分驚人,占全球總量的57%左右,且主要是滿(mǎn)足我們國內的需求。其中,鋼鐵產(chǎn)量的64.7%用在了建筑業(yè),水泥產(chǎn)量則全部用在了建筑業(yè)。因此我國大量的碳排放是源自建筑需求。

建筑需求,顯然是超高速城市化所致。我國人口體量巨大,自改革開(kāi)放以來(lái)城市化率達到人類(lèi)歷史上前所未有的增長(cháng)速度。上世紀90年代初,我國的城市化率為26%,而2020年的第七次人口普查數據顯示已達到63.8%。我國的城市化率在過(guò)去20年增長(cháng)最快,平均每10年增長(cháng)14個(gè)百分點(diǎn)。基于我國龐大的人口基數,14個(gè)百分點(diǎn)涉及到近2億人口的城市化進(jìn)程,其對應的建筑需求也自然激增。數據顯示,全國房屋施工面積從2000年的6.6億平方米增加至2020年的93億平方米,20年間增加了近15倍,且這還是每年流量而非存量數據。因此,我們過(guò)去經(jīng)歷的碳排放高速增長(cháng),與工業(yè)化、超高速城市化發(fā)展等關(guān)系密切。

然而,城市化發(fā)展有其自身規律。從全球城市化發(fā)展規律來(lái)看,成功實(shí)現工業(yè)化的經(jīng)濟體都歷過(guò)快速城市化的發(fā)展階段,但是城市化率一旦到達70%~75%的區間就會(huì )進(jìn)入緩慢增長(cháng)階段,直至穩定在80%左右的水平。給定我國當前的城市化率為63.8%,預測到2030年進(jìn)入70-75%峰值后,城市化率增速將面臨拐點(diǎn)并下降。這將導致我國屆時(shí)對鋼鐵和水泥的整體需求將顯著(zhù)下降。

鑒于此,我們對2030年實(shí)現“碳達峰”應該充滿(mǎn)信心。

技術(shù)升級與替代

我國基于煤炭投入的生產(chǎn)技術(shù)已居國際先進(jìn)水平。

過(guò)去15年,我們每個(gè)“五年計劃”都對節能減排提出了具體目標。到2020年底,全國實(shí)現超低排放的燃煤機組已達9.5億千瓦,占煤電總裝機容量的88%。我國重點(diǎn)統計的鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗也從2006年的640千克標煤下降到2020年的545千克標煤,不但低于噸鋼678千克標煤的世界平均水平,而且與日本等發(fā)達國家接近。在目前以使用煤炭能源煉鋼的技術(shù)下,大幅度下降能耗的空間已十分有限。我國水泥行業(yè)基本采用的新型干法生產(chǎn)技術(shù),也達到全球領(lǐng)先水平,減排同樣面臨空間有限。

這意味著(zhù),要繼續擴大能耗下降的空間,只有通過(guò)能源投入品的清潔替代。目前,我國能源投入品的替代技術(shù)都有長(cháng)足發(fā)展。煤電可由天然氣、核電、水電、風(fēng)電和光伏替代,高爐轉爐冶煉鋼可由電爐煉鋼、氫能煉鋼進(jìn)行一定程度替代,水泥生產(chǎn)過(guò)程中的燃料可由工業(yè)垃圾、生物燃料和電力替代。能源替代本質(zhì)上是能源結構轉型問(wèn)題。但需要注意的是,受制于替代能源的成本和供給約束,煤炭燃料的清潔替代空間是有上限的。作為儲量豐富、供給可靠、低成本的能源投入品,煤炭不可能、也沒(méi)有必要被完全替代。

能源結構調整

從2020年我國的能源結構來(lái)看,煤炭、石油、天然氣、核電、水電、風(fēng)電和光伏占一次能源消費總量的56.6%、19.6%、8.2%、2.2%、8.1%、2.8%和1.6%,占總發(fā)電量的63.2%、0.1%、3.2%、4.7%、17%、6%和3.3%。總體而言,相比于全球主要經(jīng)濟體,在一次能源消費中,煤炭占比過(guò)高,天然氣和核電占比過(guò)低。相對低碳的非化石能源約占一次能源總消費的15.7%,這一比例仍有提升空間。

不同能源之間存在可替代性和競爭性。給定能源總需求,不同能源的相對價(jià)格決定一國能源結構。而能源價(jià)格則由一個(gè)國家的資源稟賦和國際供需決定。我國的資源現狀是“缺油少氣”、煤炭?jì)α繕O大豐富的,因此煤炭一家獨大的能源結構也是自然規律和經(jīng)濟規律發(fā)展的結果。“雙碳”主要是要減少對煤炭的使用。從美國和歐盟國家經(jīng)驗來(lái)看,能源結構轉型在短期內還需依賴(lài)天然氣和核電發(fā)展。目前,我國的核電技術(shù)已經(jīng)非常成熟,但是關(guān)于核電技術(shù)一直存在大量非市場(chǎng)或者非安全因素的討論,發(fā)展緩慢。

目前,煤電、天然氣、核電、水電的成本相對固定,尤其是核電的成本隨著(zhù)安全要求的提升而難以下降。但新能源具有非常強的規模經(jīng)濟優(yōu)勢,即新能源裝機規模越大,成本越低。2010-2020年,全球光伏電站、陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電和光熱發(fā)電平準化電力成本分別下降85%、56%、48%和68%,且未來(lái)十年還將繼續下降。今年國家已經(jīng)取消了對光伏電站和陸上風(fēng)電的補貼。預計未來(lái)10年,風(fēng)電和光伏發(fā)電的成本將極有可能低于每度電2毛錢(qián),在發(fā)電端也將具備競爭優(yōu)勢。根據市場(chǎng)規律,一旦哪類(lèi)能源的價(jià)格低,這類(lèi)能源就能在能源結構中占據重要地位。

習主席在去年提出“雙碳”目標時(shí),也提出了2030年非化石能源要占比25%的目標,即在當前基礎上增加9.3個(gè)百分點(diǎn)。但要實(shí)現這一目標有不少挑戰。2010-2020年,我國非化石能源占比共上升約7個(gè)百分點(diǎn),其中核電、水電和風(fēng)光電分別貢獻了1.56、1.67和4個(gè)百分點(diǎn)。要實(shí)現增加9.3個(gè)百分點(diǎn)的目標,意味著(zhù)風(fēng)電和光電要再發(fā)揮更大作用。然而,過(guò)去10年,我國的風(fēng)光電發(fā)展是從零開(kāi)始,現在的裝機容量已經(jīng)達到很高水平。要在未來(lái)10年提高9.3個(gè)百分點(diǎn)的非化石能源占比面臨一定挑戰。

2030、2060碳排放展望

基于以上分析,對中國2030年的二氧化碳排放情況,我們的預測如下:

第一,經(jīng)濟總量的增長(cháng)將增加15億噸二氧化碳排放;

第二,工業(yè)GDP占比下降將減少2.5億噸二氧化碳排放;

第三,非化石能源占比提高到20%或25%后將減少4.8億噸或10.4億噸的二氧化碳排放;

第四,我國2030年的二氧化碳排放總量將為107億噸或101億噸。

再考慮到2016年以來(lái),我國新生人口從1790萬(wàn)斷崖式下降到2020年的1200萬(wàn)。2021年新生人口大概率低于1000萬(wàn)。這就意味著(zhù)自2021或之后若干年內,我國人口總量將進(jìn)入長(cháng)期負增長(cháng)階段。至2030年前后,隨著(zhù)我國人口總量下降以及城市化率增速下降并趨于零,鋼鐵和水泥行業(yè)產(chǎn)出和二氧化碳排放將顯著(zhù)下降,能源總需求也將進(jìn)入緩慢增長(cháng)階段。

事實(shí)上,隨著(zhù)城市化率增速的發(fā)展變化,歐盟和美國等發(fā)達經(jīng)濟體的能源總消費都經(jīng)歷了從快速增長(cháng)到緩慢增長(cháng)、最后負增長(cháng)的發(fā)展趨勢。歐盟和美國一次能源總消費在1966~1979年間經(jīng)歷年均4.14%和2.94%的高速增長(cháng)后,隨后分別進(jìn)入年均0.52%和0.83%的緩慢增長(cháng)階段,直至在2006年和2007年到達峰值。

中國的能源需求增速在2001-2011年達到9.4%,這期間主要是加入WTO紅利帶來(lái)的經(jīng)濟高速增長(cháng)所致;之后在2012-2020年間下降至2.9%。考慮到城市化增速與人口總量的下降,我國在2030后的能源需求增速不會(huì )高于1%。因此,我國在2030年實(shí)現“碳達峰”的外部環(huán)境相對寬松,沒(méi)必要運動(dòng)式地應對“碳達峰”。

在2030年后,在能源總需求低速甚至負增長(cháng)的趨勢下,依靠風(fēng)電、光伏、氫能和儲能成本持續下降所形成的對化石能源的高比例替代、2050年前后碳捕獲、利用與封存技術(shù)的大規模應用以及農林碳匯這三方面的作用,實(shí)現2060年“碳中和”目標也是大概率事件。

綜上所述,我們認為,不宜也沒(méi)有必要將通過(guò)行政干預方式控制能源總需求作為實(shí)現“雙碳”目標的手段。事實(shí)上,在充分尊重經(jīng)濟發(fā)展和碳排放發(fā)展規律的前提下,利用市場(chǎng)和價(jià)格機制來(lái)解決能耗和二氧化碳排放過(guò)快增長(cháng)的問(wèn)題,是實(shí)現“雙碳”目標的更優(yōu)策略。

整理:何又夕| 編輯:王賢青 白堯


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